Sifat fisis dan mekanis kayu poli etilen glikol dan polistiren dari mangium (acacia mangium willd.) dan tusam (pinus merkusii jungh. et de vries)

SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU POLI ETILEN GLIKOL
DAN POLISTIREN DARI MANGIUM (Acacia mangium Willd.)
DAN TUSAM (Pinus merkusii Jungh. et de Vries)

MASTUROH SURACHMAN

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sifat Fisis dan Mekanis
Kayu Poli Etilen Glikol dan Polistiren dari Mangium (Acacia mangium Willd.)
dan Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries) adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, November 2014
Masturoh Surachman
NIM E24100061

ABSTRAK
MASTUROH SURACHMAN. Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Poli Etilen Glikol
dan Polistiren dari Mangium (Acacia mangium Willd.) dan Tusam (Pinus
merkusii Jungh. et de Vries). Dibimbing oleh YUSUF SUDO HADI dan
DOMINICUS MARTONO.
Impregnasi kayu merupakan salah satu teknologi modifikasi kayu untuk
meningkatkan sifat fisis dan mekanis. Tujuan penelitian ini adalah untuk
membandingkan sifat fisis dan mekanis kayu Mangium dan Tusam dengan
pemberian Poly Ethylene Glicol (PEG) dan Polystyrene. Bahan baku yang
digunakan yaitu kayu mangium dan tusam. Impregnasi kayu dilakukan dengan
menggunakan metode vakum tekan yaitu dengan pengisian bahan kimia seperti
poli etilen glikol (PEG) dan polistiren ke dalam kayu dengan proses polimerisasi
pemanasan. Jenis pengujian sifat fisis dan mekanis yang dilakukan mengacu pada
British Standard (BS) 373:1957 meliputi kadar air, kerapatan, kembang susut,

keteguhan lentur statis, keteguhan patah, keteguhan geser, dan kekerasan. Hasil
pengujian menunjukkan nilai rata-rata kadar air pada kayu mangium berkisar
7.26-10.17% dan kayu tusam berkisar 8.75-15.64%. Nilai rata-rata kerapatan pada
kayu mangium berkisar 0.44-0.55 g/cm3 dan kayu tusam berkisar 0.70-0.96 g/cm3.
Nilai rata-rata kembang susut pada kayu mangium berkisar 1.40-5.53% dan kayu
tusam berkisar 0.61-3.96%. Nilai rata-rata keteguhan lentur statis pada kayu
mangium berkisar 44678-74924 kg/cm2 dan kayu tusam berkisar 43754-69938
kg/cm2. Nilai rata-rata keteguhan patah pada kayu mangium berkisar 337-589
kg/cm2 dan kayu tusam berkisar 251-615 kg/cm2. Nilai rata-rata keteguhan geser
pada kayu mangium berkisar 40-90 kg/cm2 dan kayu tusam berkisar 34-104
kg/cm2. Nilai rata-rata kekerasan pada kayu mangium berkisar 356-583 kg/cm2
dan kayu tusam berkisar 201-717 kg/cm2. Pemberian polistiren dan poli etilen
glikol baik pada kayu mangium maupun tusam dapat meningkatkan kadar air,
kerapatan, keteguhan lentur statis, dan kekerasan tetapi kembang susut, keteguhan
patah dan keteguhan geser menurun.
Kata kunci: mangium, poli etilen glikol, polistiren, sifat fisis dan mekanis, tusam

ABSTRACT
MASTUROH SURACHMAN. Physical and Mechanical Properties of Poly
Ethylene Glicol and Polystyrene Wood from Mangium (Acacia mangium Willd.)

and Pine (Pinus merkusii Jungh. et de Vries). Supervised by YUSUF SUDO
HADI and DOMINICUS MARTONO.
Impregnation of timber is one of the wood modification technology to
improve the physical and mechanical properties. The research objective it was to
compare physical and mechnical properties on mangium and pine timber
impregnated with poly ethylene glicol (PEG) and polystyrene. The materials used
were mangium and pine. Impregnation used vacuum pressure method which was
by filling chemical substances of poly ethylene glicol (PEG) and polystyrene

through by thermal polimerisation on the timber. The test impregnation wood
conducted by refer the (British Standard (BS) 373:1957) comprised moisture
content, density, shrinkage swelling, stiffness, static bending strength, shear
strength and hardness. The result showed the average value of the moisture
content ranged 7.26-10.17% for mangium and 8.75-15.64% for pine. The average
value of the density ranged 0.44-0.55 g/cm3 for mangium and 0.70-0.96 g/cm3 for
pine. The average value of the shrinkage swelling ranged 1.40-5.53% for
mangium and 0.61-3.96% for pine. The average value of the stiffness ranged
44678-74924 kg/cm2 for mangium and 43754-69938 kg/cm2 for pine. The average
value of static bending strength ranged 337-589 kg/cm2 for mangium and 251-615
kg/cm2 for pine. The average value of shearing strength ranged 40-90 kg/cm2 for

mangium and 34-104 kg/cm2 for pine. The average value of hardness ranged 356583 kg/cm2 for mangium and 201-717 kg/cm2 for pine. The addition of
polystyrene and poly ethylene glycol into mangium or pine are increasing the
moisture content, density, stiffness and hardness, but shrinkage swelling, static
bending strength and shearing strength are decreased.
Keywords:

mangium, pine, poly ethylene glicol, polystyrene, physical and mechanical
properties

SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU POLI ETILEN GLIKOL
DAN POLISTIREN DARI MANGIUM (Acacia mangium Willd.)
DAN TUSAM (Pinus merkusii Jungh. et de Vries)

MASTUROH SURACHMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan pada
Departemen Hasil Hutan

DEPARTEMEN HASIL HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi : Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Poli Etilen Glikol dan Polistiren dari
Mangium (Acacia mangium Willd.) dan Tusam (Pinus merkusii
Jungh. et de Vries)
Nama
: Masturoh Surachman
NIM
: E24100061

Disetujui oleh

Prof Dr Ir Yusuf Sudo Hadi, M Agr
Pembimbing I

Drs Dominicus Martono
Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Karya ilmiah
ini berjudul “Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Poli Etilen Glikol dan Polistiren dari
Mangium (Acacia mangium Willd.) dan Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de
Vries)” yang dilaksanakan sejak bulan April sampai dengan Agustus 2014.
Terimakasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Yusuf Sudo Hadi, M Agr
selaku pembimbing I dan Drs Dominicus Martono selaku pembimbing II atas
arahan dan bimbingan yang diberikan kepada penulis. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah, ibu, kakak dan adik-adik tercinta serta seluruh
keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Tak lupa penulis ucapkan
terimakasih kepada teman-teman satu penelitian Aji Kusumo Wibowo dan Yudha

Aditiya, sahabat khususnya Windi, Dita, Prisca, dan Runi serta THH 47 atas
bantuan, semangat, dan doanya dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, November 2014
Masturoh Surachman

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

x

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

1

Manfaat Penelitian

1

TINJAUAN PUSTAKA

2

Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.)

2

Kayu Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries)

2

Poly Ethylene Glicol (PEG)

2

Polystyrene

3

Modifikasi Kayu dengan Impregnasi

3

METODE

4

Waktu dan Tempat Penelitian

4

Bahan

4

Alat

4

Tahapan Penelitian

4

Pembuatan Contoh Uji

4

Proses Impregnasi

4

Analisis Sifat Fisis

5

Kadar Air

5

Kerapatan (ρ)

6

Kembang susut (Shrinkage / Swelling)

6

Analisis Sifat Mekanis

7

Keteguhan Lentur Statis / Modulus of Elasticity (MOE)

7

Keteguhan Patah / Modulus of Rupture (MOR)

7

Keteguhan Geser

7

Kekerasan

8

Analisis Data

8

HASIL DAN PEMBAHASAN

9

Kandungan Polimer (Polymer Loading)

9

Kadar Air

9

Kerapatan

10

Kembang Susut

11

Keteguhan Lentur Statis (MOE)

13

Keteguhan Patah (MOR)

13

Keteguhan Geser

14

Kekerasan

16

SIMPULAN DAN SARAN

17

Simpulan

17

Saran

17

DAFTAR PUSTAKA

18

LAMPIRAN

20

RIWAYAT HIDUP

30

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Polymer loading kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
polistiren dan PEG
Kadar air kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Kerapatan kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Pengembangan kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Penyusutan kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
MOE kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
MOR kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Keteguhan geser tangensial kayu mangium dan tusam terhadap
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG
Keteguhan geser radial kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
kontrol, polistiren dan PEG
Kekerasan tangensial kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
kontrol, polistiren dan PEG
Kekerasan radial kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
kontrol, polistiren dan PEG

9
10
11
12
12
13
14
15
15
16
17

LAMPIRAN
1 Rekapitulasi rata-rata polymer loading kayu mangium dan tusam
yangdiimpregnasi dengan polistiren dan PEG
2 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian kadar air kayu mangium dan
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
3 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian kerapatan kayu mangium dan
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
4 Rekapitulasi rata-rata hasil uji pengembangan dan penyusutan
tangensial kayu mangium dan tusam yang diimpregnasi dengan
polistiren dan PEG
5 Rekapitulasi rata-rata hasil uji pengembangan dan penyusutan radial
kayu mangium dan tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan
PEG
6 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian MOE kayu mangium dan tusam
yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
7 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian MOR kayu mangium dan tusam
yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
8 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian geser tangensial kayu mangium
dan tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
9 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian geser radial kayu mangium dan
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
10 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian kekerasan tangensial kayu
mangium dan tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
11 Rekapitulasi rata-rata hasil pengujian kekerasan radial kayu mangium
dan tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
12 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap kadar air
13 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap kerapatan
14 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap
pengembangan tangensial
15 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap
penyusutan tangensial
16 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap
pengembangan radial
17 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap
penyusutan radial
18 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap MOE
19 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap MOR
20 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap keteguhan
geser tangensial
21 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap keteguhan
geser radial
22 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap kekerasan
tangensial
23 Analisis keragaman pengaruh polistiren dan PEG terhadap kekerasan
radial
24 Uji wilayah ganda duncan terhadap kadar air
25 Uji wilayah ganda duncan terhadap kerapatan

20
20
20

21

21
21
21
22
22
22
22
23
23
23
24
24
24
25
25
25
25
26
26
26
27

26
27
28
29
30
31
32
33
34

Uji wilayah ganda duncan terhadap pengembangan tangensial
Uji wilayah ganda duncan terhadap penyusutan tangensial
Uji wilayah ganda duncan terhadap pengembangan radial
Uji wilayah ganda duncan terhadap penyusutan radial
Uji wilayah ganda duncan terhadap MOR
Uji wilayah ganda duncan terhadap keteguhan geser tangensial
Uji wilayah ganda duncan terhadap sifat keteguhan geser radial
Uji wilayah ganda duncan terhadap sifat kekerasan tangensial
Uji wilayah ganda duncan terhadap sifat kekerasan radial

27
27
27
28
28
28
28
29
29

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kayu merupakan bagian dari keperluan bahan pokok manusia dalam
pemenuhan kebutuhan papan (tempat tinggal). Masyarakat telah lama mengenal
kayu sebagai bahan yang memiliki cukup banyak kegunaan seperti bahan
bangunan, bahan kerajinan, sumber energi, dan kegunaan lainnya. Keberadaan
kayu khususnya kayu kuat dan awet yang mulai langka menjadi salah satu alasan
utama dalam perkembangan modifikasi kayu. Selain itu, alasan lainnya yaitu
perkembangan teknologi dan pemanfaatan kayu cepat tumbuh yang masih rendah
sehingga perlu diupayakan penerapan teknologi. Salah satu teknologi yang
digunakan adalah impregnasi kayu.
Impregnasi kayu merupakan salah satu teknologi pemanfaatan kayu pada
jenis kayu kelas kuat dan awet yang rendah sebagai upaya peningkatan mutu,
efisiensi penggunaan kayu solid yang ketersediaannya semakin berkurang dan
diharapkan dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis kayu tersebut. Impregnasi
kayu dilakukan dengan memasukkan bahan kimia ke dalam kayu. Dalam rangka
peningkatan kualitas kayu seperti yang dilakukan Yildiz et al. (2005) dari tahun
ke tahun kayu telah diberi perlakukan dengan berbagai bahan kimia untuk
mengubah karakteristik fisiknya. Modifikasi kayu dengan bahan kimia dapat
memperbaiki stabilitas dimensi, kekerasan, keawetan dan ketahanan terhadap api.
Modifikasi kayu dengan impregnasi diharapkan memiliki kelebihan yaitu
kayu mempunyai sifat stabilitas dimensi tinggi sehingga memungkinkan kayu
tetap stabil dalam keadaan apapun. Salah satu contoh produk kayu yang
diimpregnasi ini biasa dilakukan pada patung-patung yang terbuat dari kayu di
Bali untuk diekspor ke luar negeri agar kestabilan kayu tetap terjaga sehingga
ketika patung berada di negeri empat musim keadaannya tetap baik. Impregnasi
dilakukan pada kelompok kayu softwood (tusam) dan hardwood (mangium). Kayu
mangium (Acacia mangium Willd.) merupakan salah satu jenis kayu cepat tumbuh
dengan sifat kekuatan relatif sedang, begitu pula dengan kayu tusam (Pinus
merkusii Jungh. et de Vries).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan sifat fisis (kadar air,
kerapatan dan kembang susut) dan sifat mekanis (keteguhan lentur statis,
keteguhan patah, keteguhan geser, dan kekerasan) kayu Mangium dan Tusam
dengan pemberian bahan plastik Poly Ethylene Glicol (PEG) dan Polystyrene.

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi bagi masyarakat dan
industri perkayuan khususnya tentang sifat-sifat kayu yang telah dimodifikasi
dengan teknologi impregnasi, juga mampu memberi gambaran mengenai proses
teknologi modifikasi kayu.

2

TINJAUAN PUSTAKA
Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.)
Kayu mangium merupakan salah satu produk hutan tanaman Industri (HTI)
yang termasuk jenis cepat tumbuh dan kelompok hardwood dengan kelas kuat IIIIV dan kelas awet III. Dengan nilai berat jenis 0,56-0,60 (Badan LITBANG
Dephut 1994). Acacia mangium Willd. termasuk ke dalam sub famili
Mimosoideae dan famili Leguminosae (Krisnawati et al. 2011). Kayu mangium
menjadi pilihan utama dalam penanaman di berbagai kawasan hutan tanaman
karena mampu tumbuh pada tanah yang tidak subur dan buruk aliran air
permukaannya, akan tetapi kelemahan mangium mudah terbakar terutama pada
saat umur muda (Dahlan et al. 2005). Kayu mangium termasuk ke dalam jenis
kayu yang memiliki nilai ekonomi karena pada awal mula untuk pulp dan ternyata
mangium juga merupakan bahan yang baik untuk finir serta perabot rumah yang
menarik seperti lemari, kusen pintu, dan jendela. Kayu mangium memiliki ciri-ciri
umum antara lain kayu teras berwarna cokelat pucat sampai cokelat tua, kadangkadang cokelat zaitun sampai cokelat kelabu, batasnya tegas dengan gubal yang
berwarna kuning pucat sampai kuning jerami (Mandang dan Pandit 2002).
Kayu Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries)
Kayu tusam merupakan salah satu jenis dari kelompok pohon cepat
tumbuh yang banyak ditanam di hutan tanaman (HTI) sebagai penghasil
getah/resin untuk gondorukem dan terpentin. Pinus merkusii Jungh. et de Vries
termasuk famili Pinaceae, mempunyai berat jenis 0,40-0,75 (rata-rata 0,55),
termasuk dalam kelas awet IV dan kelas kuat III, kayu teras berwarna coklat
kuning muda dan kayu gubal berwarna putih atau kekuning-kuningan, teksturnya
halus dan arah seratnya lurus (Martawijaya et al. 1989). Kayu tusam termasuk ke
dalam kelompok softwood dimana pada jenis kayu ini susunan sel terdiri dari sel
trakeida, sel jari-jari dan tidak memiliki pori-pori (Sjostrom 1981). Setiap jenis
kayu softwood seperti tusam akan memiliki nilai polymer loading (PL) yang lebih
bagus dibanding dengan kayu hardwood. Hal tersebut dikarenakan kayu tusam
termasuk kayu konifer yang mempunyai sifat anatomi yang sederhana dibanding
kayu hardwood (Hadi et al. 2002)
Poly Ethylene Glicol (PEG)
Poli etilen glikol (PEG) merupakan polimer yang banyak digunakan dalam
berbagai industri seperti industri pangan, kosmetik, farmasi dll. PEG merupakan
sekelompok polimer sintetik yang mudah larut air dan memiliki sifat utama
diantaranya stabil, tersebar merata, mudah menguap, dapat mengikat pigmen, dll
(Kuixiong Gao 1993). Dalam kehidupan sehari-hari, PEG biasa digunakan sebagai
pelarut obat, pelapis kaca atau metal, sebagai campuran cat dan tinta, untuk
kosmetik, perlengkapan mandi, bahan karet, kulit, dan tekstil serta dimanfaatkan
dalam industri kertas dan perabotan rumah tangga.
Poli etilen glikol memiliki ciri seperti lilin yang menyerupai parafin,
bentuknya padat pada suhu kamar dan dapat mencair pada suhu 1040 F, memiliki

3
berat molekul rata-rata 1000, mudah larut dalam air hangat, tidak beracun, nonkorosif, tidak berbau, tidak berwarna dan memiliki titik lebur yang sangat tinggi
(5800 F). Sifat PEG dalam kayu dikatakan menjadi penghalang (bulking agent)
terhadap keluar masuknya air dalam kayu (Mitchell 1972). Poli etilen glikol
tersedia dalam berbagai macam berat molekul mulai dari 200 sampai 8000. PEG
yang digunakan pada umumnya adalah PEG 200, 400, 600, 1000, 1500, 1540,
3350, 4000, 6000, dan 8000. Pemberian nomor menunjukkan berat molekul ratarata dari masing-masing polimernya. Poli etilen glikol yang memiliki berat
molekul rata-rata 200, 400, 600 berupa cairan bening dan tidak berwarna.
Sedangkan yang mempunyai berat molekul rata-rata lebih dari 1000 berupa lilin
putih, padat dan kekerasannya bertambah seiring dengan pertambahan berat
molekulnya.
Polystyrene
Polystyrene dibentuk dari molekul-molekul styrene. Ikatan rangkap antara
bagian CH2 dan CH dari molekul disusun kembali hingga membentuk ikatan
dengan molekul-molekul stiren berikutnya dan pada akhirnya membentuk
polistiren. Menurut Ruhendi et al. (2007) stiren merupakan bahan termoplastik
yang secara normal berbentuk padat dalam suhu ruangan yang dapat meleleh
apabila dipanaskan (±1000C), kemudian menjadi padat kembali apabila
didinginkan. Terdapat beberapa kelebihan pada polistiren diantaranya harganya
relatif murah jika dibandingkan dengan bahan kimia lain dan mudah diperoleh,
bentuknya jernih, transparan, mudah dibentuk karena bersifat termoplastik, sifatsifat fisik cukup stabil dan mempunyai stabilitas dimensi yang baik.
Menurut Ibach dan Ellis (2005), stiren dapat berpolimerisasi dalam kayu
menggunakan katalis dan panas. Modifikasi dari beberapa jenis kayu hardwood
dan softwood dengan polistiren dapat memperbaiki daya tahan pemakaian pada
sifat kekerasan, keteguhan tekan, geser dan belah. Kayu yang diberi perlakuan
polistiren warnanya akan lebih kuning dari asalnya dan diharapkan bahan ini
sebagai penghalang (bulking agent) untuk meningkatkan stabilitas dimensi (Autio
and Miettinen 1970 dalam Ibach dan W.D Ellis 2005).
Modifikasi Kayu dengan Impregnasi
Modifikasi kayu dapat ditujukan untuk meningkatkan sifat fisis dan
mekanis kayu. Salah satu cara modifikasi kayu yaitu impregnasi bahan kimia
dengan poli etilen glikol (PEG) dan polistiren. Impregnasi yaitu proses pengisian
kayu pada bagian rongga sel oleh bahan kimia (impregnan) agar sifat-sifat kayu
meningkat. Salah satu cara impregnasi yaitu dengan metode vakum tekan. Metode
vakum tekan dapat menyebabkan terjadinya penetrasi pada kayu karena
pemberian tekanan mengakibatkan udara pada lumen digantikan oleh cairan kimia
(Archer dan Lebow 2006). Banyaknya cairan kimia yang diimpregnasikan pada
kayu dapat ditentukan dari nilai polymer loading (PL). Impregnasi suatu monomer
pada lumen kayu dapat membentuk suatu penghalang meskipun penghalang ini
dapat berubah setelah beberapa waktu penggunaan (Hill 2006). Penghalang
tersebut berfungsi agar air tidak mudah keluar dan masuk ke dalam kayu sehingga
kayu menjadi lebih stabil (bulking agent).

4

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan April hingga Agustus 2014 di
Laboratorium Pengerjaan kayu, Laboratorium Biokomposit, Laboratorium
Rekayasa Desain dan Bangunan Kayu Teknologi Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan IPB, Bogor serta Laboratorium Pengawetan Kayu, Puslitbang
Keteknikan dan Pengolahan Hasil Hutan, Bogor.
Bahan
Bahan baku kayu yang digunakan dalam penelitian ialah kayu mangium
(Acacia mangium Willd.) dan tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries) dari
daerah Jawa Barat. Bahan kimia yang digunakan yaitu poly ethylene glicol dan
polystyrene. Selain itu bahan tambahan yang digunakan adalah katalis terbutyl
hydroperoxida dan alkohol.
Alat
Alat yang digunakan antara lain gergaji belah dan gergaji potong, alat serut,
penggaris, kaliper, impregnator atau pompa vakum tekan, gelas piala, oven,
amplas, mesin amplas, alumunium foil, timbangan elektrik, dan desikator. Alat
untuk pengujian sifat mekanis adalah Universal Testing Machine merek Instron®
tipe 3369 dengan kapasitas uji 5 ton untuk pengujian modulus lentur statis
(MOE), modulus patah (MOR), keteguhan geser dan kekerasan.
Tahapan Penelitian
Pembuatan Contoh Uji
Langkah pertama yang dilakukan yaitu pembuatan contoh uji dengan
ukuran-ukuran berdasarkan standar British (BS. 373-57 (SI)). Contoh uji untuk
pengujian kadar air dan kerapatan berukuran (2 cm x 2 cm x 2 cm), kembang
susut (2.5 cm x 2.5 cm x 10 cm), sedangkan untuk pengujian keteguhan lentur
statis (MOE), keteguhan patah (MOR) dan uji kekerasan berukuran (2 cm x 2 cm
x 30 cm). Untuk keteguhan geser berukuran (6 cm x 5 cm x 5 cm). Contoh uji
tersebut dihaluskan permukaannya menggunakan amplas. Perlakuan yang
diberikan pada contoh uji adalah pemberian monomer stiren dengan konsentrasi
80% dan penambahan katalis terbutyl hydroperoxida, poli etilen glikol (PEG400)
serta tanpa perlakuan sebagai kontrol.
Proses Impregnasi
Metode impregnasi yang dilakukan adalah vakum tekan yaitu dengan
pengisian bahan kimia seperti poli etilen glikol (PEG) dan polistiren ke dalam
kayu dengan proses polimerisasi pemanasan. Menurut Ichwani (2000) kayu yang
diimpregnasi dengan proses polimerisasi pemanasan dapat meningkatkan sifat

5
fisis dan mekanisnya. Kayu yang telah dipotong sesuai dengan ukuran contoh uji
dikeringkan sampai mencapai kadar air titik dibawah jenuh serat (±13%).
Kemudian sebelum impregnasi contoh uji dimasukkan ke dalam oven pada suhu
700 C selama 24 jam. Setelah itu, kayu ditimbang untuk mendapatkan berat
contoh uji sebelum impregnasi (B0). Proses impregnasi dilakukan dengan
memasukkan contoh uji ke dalam tabung impregnator yang terlebih dahulu
diberikan vakum sebesar 10-15 cmHg selama 30 menit, kemudian bahan kimia
untuk impregnasi dialirkan ke dalam tabung impregnator melalui selang yang
terdapat pada alat tersebut, pemberian tekanan sebesar 1 atm selama 60 menit.
Setelah penekanan, divakum kembali selama 30 menit. Kemudian contoh uji
dikeluarkan dari tabung impregnator dan permukaan contoh uji dibersihkan dari
sisa-sisa monomer yang menempel.
Ada perbedaan perlakuan antara impregnasi menggunakan larutan poli
etilen glikol dengan polistiren. Untuk larutan polistiren, setelah contoh uji
diangkat dan ditiriskan beberapa saat, langsung dibungkus dengan alumunium foil
dan dioven pada suhu 600 C selama 48 jam agar terjadi proses polimerisasi.
Setelah dioven, alumunium foil dilepas dan contoh uji ditimbang untuk
mendapatkan berat contoh uji setelah impregnasi (B1) selanjutnya ditentukan
polymer loading. Kemudian contoh uji di-conditioning selama 1 minggu.
Perbedaannya dengan perlakuan larutan poli etilen glikol, ketika selesai ditiriskan
contoh uji tidak dibungkus dengan alumunium foil tetapi langsung dimasukkan ke
dalam oven suhu 600C selama 48 jam dan ditimbang.
Kadar monomer dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

Keterangan :
K
: Kadar monomer dalam kayu (%)
B1
: Berat contoh uji setelah impregnasi (g)
B0
: Berat contoh uji sebelum impregnasi (g)

Analisis Sifat Fisis
Pengujian sifat fisis mengacu pada British Standard (BS) 373:1957. Sifat
fisis yang diamati diantaranya yaitu kadar air, kerapatan dan kembang susut.

Kadar Air
Kadar air menunjukkan banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang
dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Kadar air ditentukan
dengan metode gravimetri yaitu contoh uji ditimbang beratnya (BB), lalu
dimasukkan ke dalam oven dengan suhu (103±2)0C hingga beratnya konstan
(BKT). Nilai kadar air dihitung dengan persamaan berikut :

6

Keterangan :
KA : Kadar air (%)
BB : Berat basah (g)
BKT : Berat kering tanur (g)
Kerapatan (ρ)
Kerapatan merupakan perbandingan antara massa atau berat kayu dengan
volumenya. Contoh uji ditimbang untuk mendapat berat awal (BA) dan diukur
volumenya (VA), lalu dimasukkan ke dalam oven (103±2)0C hingga konstan
untuk mendapatkan berat kering tanurnya (BKT) dan volume kering tanurnya
(VKT). Kerapatan kayu diperoleh dengan persamaan berikut :

Keterangan :
ρ
: Kerapatan (g/cm3)
BKT : Berat kering tanur (g)
VKT : Volume kering tanur (cm3)
Kembang susut (Shrinkage / Swelling)
Pengembangan dan penyusutan yang diuji yaitu pengembangan dan
penyusutan dimensi lebar pada masing-masing bidang pengamatan yaitu bidang
tangensial dan radial. Contoh uji diukur dimensi lebarnya pada bagian tangensial
dan radial lalu dimasukkan ke dalam wadah berisi air dan direndam selama 5 hari,
setelah itu contoh uji diukur dimensinya. Kemudian setelah proses perendaman,
contoh uji dimasukkan ke dalam oven dengan suhu (103±2)0C selama 2 hari lalu
diukur kembali dimensinya. Hal tersebut dilakukan sebanyak 4 kali.
Pengembangan dihitung berdasarkan rumus :

Sedangkan, penyusutan dihitung berdasarkan rumus :

Keterangan :
Di1 : Dimensi lebar awal (mm)
Di2
: Dimensi lebar akhir (mm)
i
: Bidang tangensial dan radial

7
Analisis Sifat Mekanis
Pengujian sifat mekanis mengacu pada British Standard (BS) 373:1957.
Sifat mekanis yang diamati diantaranya keteguhan lentur statis (MOE), keteguhan
patah (MOR), keteguhan geser, dan kekerasan.
Keteguhan Lentur Statis / Modulus of Elasticity (MOE)
Keteguhan lentur statis kayu merupakan ukuran kemampuan kayu untuk
mempertahankan bentuk aslinya akibat adanya beban yang cenderung mengubah
bentuk dan ukuran benda. Pengujian keteguhan lentur statis dilakukan pada
contoh uji berukuran 2 cm x 2 cm x 30 cm dengan panjang bentang 28 cm.
Pembebanan dilakukan pada bagian tengah bentangan. Besarnya Modulus of
Elasticity (MOE) ditentukan dengan rumus :
MOE (kg/cm2) =

PL3
4Ybh 3

Keterangan:
MOE : Modulus of Elasticity (kg/cm2)
∆P
: Besar perubahan beban sebelum batas proporsi (kg)
L
: Panjang bentang (cm)
∆Y
: Besar perubahan defleksi akibat perubahan beban (cm)
b
: Lebar contoh uji (cm)
h
: Tebal contoh uji (cm)
Keteguhan Patah / Modulus of Rupture (MOR)
Keteguhan patah menggambarkan kapasitas beban maksimum yang dapat
diterima oleh kayu tersebut. Pengujian MOR dilakukan untuk mengetahui
kemampuan contoh uji menahan beban lentur maksimum hingga contoh uji
tersebut rusak. Nilai MOR dihitung dengan rumus:
MOR (kg/cm2) =

3PL
2bh 2

Keterangan :
MOR : Modulus of Rupture (kg/cm2)
P
: Beban maksimum (kg)
L
: Panjang bentang (cm)
b
: Lebar contoh uji (cm)
h
: Tebal contoh uji (cm)
Keteguhan Geser
Keteguhan geser kayu adalah ukuran kemampuan kayu untuk menahan gaya
yang cenderung dapat menggeser satu bagian dengan bagian yang lain dari kayu
yang sama. Contoh uji berukuran 6 cm x 5 cm x 5 cm ini dibuat coakan dengan
mengambil ukuran sebesar 1 cm x 1 cm pada bidang radialnya (untuk keteguhan
geser radial) dan pada bidang tangensialnya (untuk keteguhan geser tangensial).

8
Kemudian diletakkan ke alat pengujian (Instron meter) pada bidang radial dan
tangensial sesuai tujuan penelitian. Nilai keteguhan geser dihitung dengan rumus :

Keterangan :

σ

P maks
A

σ

: Keteguhan geser (kg/cm2)
: Beban maksimum (kg)
: Luas penampang (cm2)

Kekerasan
Sifat kekerasan kayu adalah ukuran kemampuan kayu untuk menahan
indentasi atau tekanan setempat atau pijitan pada permukaan kayu. Sifat kekerasan
ini dapat pula dikatakan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan (abrasi)
pada permukaannya. Contoh uji kekerasan (hardness) menggunakan contoh uji
MOE/MOR. Pengujian dilakukan dengan cara membenamkan setengah bola baja
yang berdiameter 0,444 inchi untuk masuk ke dalam kayu.
Analisis Data
Rancangan percobaan yang digunakan dalam pengujian sifat fisis dan
mekanis kayu Poli Etilen Glikol dan Polistiren dari Mangium (Acacia mangium
Willd.) dan Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries) adalah analisis faktorial
dalam Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua faktor yaitu jenis kayu dan
perlakuan pemberian bahan kimia. Jenis kayu yang digunakan ada dua yaitu
tusam dan mangium, sedangkan perlakuan pemberian bahan kimia ada tiga yaitu
kontrol, poli etilen glikol, dan polistiren.
Persamaan statistik yang digunakan (Matjik dan Sumertajaya 2002) adalah
sebagai berikut:
Yij = μ + Ai +Bj + (AB)ij + єij
Keterangan:
Yij
= Respon percobaan pada unit percobaan karena pengaruh taraf ke-j faktor
B terhadap taraf ke-j faktor A
μ
= Rata-rata umum
Ai
= Pengaruh dari taraf ke-i faktor A (jenis kayu)
Bj
= Pengaruh dari taraf ke-j faktor B (macam perlakuan)
(AB)ij = Pengaruh interaksi dari unit percobaan faktor A dan faktor B
Єij
= Galat percobaan
Data yang diperoleh selanjutnya diolah dengan program MS Excel 2010
dan analisis statistik menggunakan program SAS 9.1.3. Untuk mengetahui
pengaruh dari perlakuan-perlakuan maka dilakukan analisis keragaman (ANOVA).
Tingkat perbedaan dinyatakan pada taraf 5%. Perlakuan yang dinyatakan
berpengaruh terhadap respon dalam analisis ragam kemudian diuji lanjut dengan
menggunakan uji lanjut Duncan.

9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kandungan Polimer (Polymer Loading)

Polymer Loading (%)

Rata-rata kadungan polimer pada kayu mangium yang diimpregnasi
dengan polistiren 22.67% dan PEG sebesar 29.69%, sedangkan rata-rata
kandungan polimer pada kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren 71.61%
dan PEG sebesar 82.08% (Gambar 1). Kayu tusam memiliki persentase polymer
loading yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kayu mangium baik yang
diimpregnasi dengan polistiren maupun PEG. Hal ini berhubungan dengan
struktur anatomi kayu itu sendiri. Seperti yang dikemukakan Hadi et al. (2002)
bahwa kayu tusam memiliki persentase polymer loading yang lebih bagus karena
kayu tusam termasuk kayu konifer yang mempunyai sifat anatomi yang sederhana
dibanding kayu hardwood. Selain itu, kayu tusam merupakan jenis kayu daun
jarum yang tidak memiliki pori akan tetapi memiliki trakeida. Monomer masuk ke
dalam kayu melalui sel trakeida sehingga secara anatomis kayu tusam lebih bagus
untuk dimasuki monomer jika dibandingkan dengan kayu mangium (hardwood).
Selain itu, kayu tusam memiliki kerapatan yang tinggi dan mempunyai noktah
yang cukup banyak pada dinding sel (Mandang dan Pandit 1997) sehingga
mengakibatkan kayu tusam mudah untuk dimasuki monomer dibanding dengan
mangium.
100

82,08

71,61

80
60

22,67

29,69

40

Mangium

20

Tusam

0
Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 1 Polymer loading kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
polistiren dan PEG
Kadar Air
Gambar 2 memperlihatkan rata-rata persentase kadar air untuk kayu
mangium yang diimpregnasi dengan polistiren adalah 10.17%, PEG 9.65% dan
kontrol 7.26%, sedangkan untuk kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren
adalah 10.56%, PEG 15.64% dan kontrol 8.75%. Hasil analisis keragaman
menunjukkan bahwa ada pengaruh perlakuan kontrol, polistiren dan PEG terhadap
kadar air (Lampiran 12). Kadar air pada kayu tusam yang diimpregnasi dengan
polistiren dan PEG mengalami peningkatan dibanding kontrol begitu pun dengan
kayu mangium. Hal ini terjadi karena konsentrasi polistiren yang masuk ke dalam
kayu hanya 80% sedangkan sisanya adalah alkohol dan katalis yang mengandung
gugus air dan berfungsi sebagai pelarut agar memudahkan polistiren masuk ke

10
dalam kayu. Ketika proses polimerisasi, katalis tidak dipakai dan alkohol
menguap tetapi keduanya menyisakan air di dalam kayu sehingga kadar air kayu
setelah diimpregnasi dengan polistiren menjadi meningkat. Begitu pun dengan
PEG, polimer yang digunakan yaitu poli etilen glikol 400, memiliki bobot
molekul 400 g/mol. Ini berarti bahwa persentase pelarut pada PEG tinggi sehingga
mengakibatkan kadar air kayu setelah diimpregnasi meningkat.
Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kadar air kayu mangium
kontrol berbeda nyata dengan kadar air kayu mangium yang diimpregnasi dengan
polistiren dan PEG. Begitu pula dengan kadar air kayu tusam kontrol berbeda
nyata dengan kadar air kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
pada selang kepercayaan 95% (Lampiran 24).
15,64

Kadar Air (%)

20,00
15,00
10,00

8,75
7,26

10,56 9,65
10,17
Mangium

5,00

Tusam

0,00
Kontrol Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 2 Kadar air kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Kerapatan
Gambar 3 memperlihatkan rata-rata nilai kerapatan kayu mangium yang
diimpregnasi dengan polistiren adalah 0.44 g/cm3, PEG 0.55 g/cm3 dan kontrol
0.47 g/cm3, sedangkan rata-rata nilai kerapatan kayu tusam yang diimpregnasi
dengan polistiren adalah 0.72 g/cm3, PEG 0.96 g/cm3 dan kontrol 0.70 g/cm3.
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan kontrol, polistiren dan
PEG memberikan pengaruh yang nyata terhadap kerapatan (Lampiran 13). Nilai
kerapatan pada kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG lebih
tinggi dibanding dengan kontrol begitu pula pada kayu mangium yang
diimpregnasi dengan PEG. Hal ini dipengaruhi oleh kandungan monomer di
dalam kayu tersebut, sesuai dengan pendapat Wangaard (1950) yang menyatakan
bahwa pada kayu yang diimpregnasi terjadi polimerisasi insitu dari monomer
yang menyebabkan kenaikan berat dari kayu, sedangkan volume kayu tetap
karena monomer hanya mengisi rongga antar sel dan sebagian isi sel, sehingga
kerapatan bertambah. Kayu mangium yang diimpregnasi dengan polistiren
memiliki kerapatan yang lebih rendah dibanding kontrol, hal ini diduga karena
hanya sebagian monomer yang masuk ke dalam kayu.
Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kerapatan kayu mangium dan
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki pengaruh yang sama dengan
kontrol. Sedangkan kerapatan kayu mangium dan tusam yang diimpregnasi

11

Kerapatan (g/cm3)

dengan PEG memiliki pengaruh yang berbeda nyata dengan kontrol pada selang
kepercayaan 95% (Lampiran 25).
1,50
1,00

0,96
0,70
0,47

0,72
0,44

0,55
Mangium

0,50

Tusam
0,00
Kontrol Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 3 Kerapatan kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan
kontrol, polistiren dan PEG
Kembang Susut
Kayu dikatakan mempunyai sifat yang baik apabila kayu tersebut memiliki
stabilitas dimensi yang baik artinya kayu tidak akan berubah ketika lingkungan
berubah (stabil). Ukuran stabilitas dimensi kayu ditunjukkan oleh persentase
pengembangan dan penyusutan kayu itu sendiri. Dari Gambar 4 terlihat rata-rata
persentase pengembangan tangensial kayu mangium kontrol sebesar 4.36%,
polistiren 5.21% dan PEG 3.52%. Penyusutan tangensial pada kayu mangium
kontrol sebesar 4.61%, polistiren 5.53% dan PEG 3.69%. Pengembangan
tangensial kayu tusam kontrol sebesar 3.60%, polistiren 1.72% dan PEG 1.76%.
Penyusutan tangensial kayu tusam kontrol sebesar 3.96%, polistiren 1.77% dan
PEG 1.82%.
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG berpengaruh nyata terhadap pengembangan dan penyusutan
tangensial (Lampiran 14 dan 15). Persentase kembang susut tangensial pada kayu
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki nilai paling kecil. Hal ini
berarti polistiren lebih banyak masuk ke dalam kayu tusam dibanding dengan
yang lain. Sehingga dengan semakin banyaknya polimer yang masuk
menyebabkan polimer sebagai bulking agent semakin meningkat. Uji lanjut
Duncan menunjukkan kembang susut tangensial kayu mangium kontrol berbeda
nyata dengan kembang susut tangensial kayu mangium yang diimpregnasi dengan
polistiren dan PEG. Begitu pula dengan kembang susut tangensial kayu tusam
kontrol berbeda nyata dengan kembang susut tangensial kayu tusam yang
diimpregnasi dengan polistiren dan PEG pada selang kepercayaan 95% (Lampiran
26 dan 27).

Kembang Susut
Tangensial (%)

12
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00

4,36
3,60

5,21
3,52
1,72

5,53
4,61
3,96

3,69

1,77

1,76

1,82

Mangium
Tusam

Kontrol Polistiren

PEG

Pengembangan

Kontrol Polistiren

PEG

Penyusutan

Gambar 4 Pengembangan dan penyusutan tangensial kayu mangium dan
tusam terhadap perlakuan kontrol, polistiren dan PEG

Kembang Susut
Radial (%)

Gambar 5 memperlihatkan rata-rata persentase pengembangan radial pada
kayu mangium kontrol sebesar 2.37%, polistiren 1.40% dan PEG 1.72%.
Penyusutan radial pada kayu mangium kontrol sebesar 2.43%, polistiren 1.44%
dan PEG 1.76%. Pengembangan radial kayu tusam kontrol sebesar 2.35%,
polistiren 0.61% dan PEG 0.75%. Penyusutan radial kayu tusam kontrol sebesar
2.42%, polistiren 0.64% dan PEG 0.76%. Hasil analisis keragaman menunjukkan
bahwa ada pengaruh perlakuan kontrol, polistiren, dan PEG terhadap
pengembangan dan penyusutan radial (Lampiran 16 dan 17).
Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kembang susut radial kayu
mangium yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG berbeda nyata dengan
kontrol. Begitu pula dengan kembang susut radial kayu tusam yang diimpregnasi
dengan polistiren dan PEG berbeda nyata dengan kontrol pada selang kepercayaan
95% (Lampiran 28 dan 29). Persentase pengembangan dan penyusutan radial pada
kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki nilai paling kecil. Ini
berarti polistiren lebih banyak masuk ke dalam kayu tusam, sehingga fungsi
polistiren sebagai bulking agent mengakibatkan kayu stabil. Menurut Nurwati, et
al. (1989) adanya bahan monomer yang berpolimerisasi di dalam rongga sel kayu
mengakibatkan bahan tersebut menjadi bulking agent di dalam sel dan
menghambat perubahan dimensi.
4,00
3,00
2,00
1,00

2,37

2,43 2,42

2,35
1,40
0,61

1,72
0,75

1,44
0,64

1,76
0,76

Mangium
Tusam

0,00
Kontrol Polistiren

PEG

Pengembangan

Kontrol Polistiren

PEG

Penyusutan

Gambar 5 Pengembangan dan penyusutan radial kayu mangium dan tusam
terhadap perlakuan kontrol, polistiren dan PEG

13
Keteguhan Lentur Statis (MOE)

MOE (kg/cm2)

Gambar 6 memperlihatkan rata-rata nilai MOE untuk kayu tusam kontrol
sebesar 43754 kg/cm2, polistiren 52877 kg/cm2 dan PEG 69938 kg/cm2,
sedangkan rata-rata nilai MOE untuk kayu mangium kontrol sebesar 48622
kg/cm2, polistiren 44678 kg/cm2 dan PEG 74924 kg/cm2. Nilai MOE kayu tusam
yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG lebih tinggi dibanding dengan
kontrol, begitu pula dengan kayu mangium yang diimpregnasi dengan PEG
memiliki nilai MOE lebih tinggi dibanding kontrol. Hal ini terjadi karena proses
polimerisasi monomer di dalam kayu yang membentuk ikatan silang yang kuat
sehingga elastisitasnya bertambah. Pada kayu mangium, nilai MOE kayu yang
diimpregnasi dengan polistiren lebih kecil dibanding dengan kontrol. Hal ini
diduga karena pada proses polimerisasi, monomer tidak mudah masuk ke dalam
kayu sehingga kandungan polimer pada kayu mangium lebih rendah dibanding
kayu tusam. Ini berarti bahwa tidak semua rongga sel pada kayu mangium terisi
oleh monomer khususnya monomer stiren. Selain itu, diduga ikatan silang yang
terjadi pada polimer khususnya pada daerah amorf tidak berikatan silang dengan
sel kayu (Cowd 1991).
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa secara keseluruhan baik
perlakuan kontrol, PEG maupun polistiren tidak memberikan pengaruh yang nyata
terhadap nilai MOE (Lampiran 18). Hal ini karena disebabkan monomer yang
diimpregnasikan ke dalam kayu hanya terdapat di dalam rongga sel kayu tidak
sampai pada dinding sel, sehingga keberadaan monomer tidak mempengaruhi
ikatan antar sel. Selain itu, monomer PEG yang digunakan memiliki bobot
molekul rendah sehingga mengakibatkan perlakuan tidak berpengaruh nyata
terhadap nilai MOE.
100000
80000
60000

74924

69938

48622
52877
43754 44678

40000

Mangium

20000

Tusam

0
Kontrol

Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 6 MOE kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Keteguhan Patah (MOR)
Gambar 7 memperlihatkan rata-rata nilai MOR kayu mangium yang
diimpregnasi dengan polistiren adalah 337 kg/cm2, PEG 449 kg/cm2 dan kontrol
589 kg/cm2, sedangkan nilai MOR kayu tusam yang diimpregnasi dengan
polistiren yaitu 443 kg/cm2, PEG 251 kg/cm2 dan kontrol 615 kg/cm2. Apabila
dilihat dari Gambar 6 dan Gambar 7 bahwa tidak semua contoh uji yang memiliki
nilai MOE tinggi akan selalu memiliki nilai MOR yang tinggi pula. Hal ini seperti

14

MOR (kg/cm2)

menurut Allock dan Lampe (1981) yang menyatakan bahwa nilai MOE dan MOR
yang berbanding terbalik disebabkan oleh ikatan silang yang terbentuk membantu
pembentukan sifat elastomerik (kenyal). Selain itu, proses masuknya monomer ke
dalam kayu hanya menempati rongga sel kayu saja dan tidak sampai menempati
pada dinding selnya, sehingga hasil impregnasi dengan monomer tersebut hanya
meningkatkan kekakuan kayu tetapi tidak meningkatkan kekuatan kayu.
Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai MOR
(Lampiran 19). Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa nilai MOR kayu mangium
yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG berbeda nyata dengan kontrol.
Begitu pula dengan nilai MOR kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren
dan PEG berbeda nyata dengan kontrol pada selang kepercayaan 95% (Lampiran
30).
800

589 615

600

337

443

449

400

251
Mangium

200

Tusam

0
Kontrol

Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 7 MOR kayu mangium dan tusam terhadap perlakuan kontrol,
polistiren dan PEG
Keteguhan Geser
Gambar 8 memperlihatkan rata-rata nilai keteguhan geser tangensial untuk
kayu mangium yang diimpregnasi dengan polistiren adalah 40 kg/cm2, PEG 89
kg/cm2 dan kontrol 90 kg/cm2, sedangkan nilai keteguhan geser tangensial untuk
kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren adalah 88 kg/cm2, PEG 61
kg/cm2 dan kontrol 104 kg/cm2. Hasil analisis keragaman menunjukkan bahwa
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG memberikan pengaruh yang nyata terhadap
keteguhan geser tangensial (Lampiran 20). Nilai keteguhan geser tangensial kayu
mangium dan tusam yang diimpregnasi polistiren dan PEG lebih rendah
dibanding kontrol. Hal ini disebabkan oleh ikatan antar sel pada kayu yang
diimpregnasi dengan PEG hanya menempati rongga antar sel, persentase kadar air
yang tinggi mengakibatkan nilai keteguhan geser tangensial rendah serta sifat
anatomi kayu mangium yang memiliki jari-jari sel besar dan teratur tata lingkar
yang mudah belah sehingga kayu mangium memiliki keteguhan geser tangensial
yang rendah.
Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa untuk nilai keteguhan geser
tangensial kayu mangium yang diimpregnasi dengan polistiren berbeda nyata
dengan kontrol sedangkan kayu mangium yang diimpregnasi dengan PEG
memiliki pengaruh yang sama dengan kontrol. Untuk nilai keteguhan geser
tangensial kayu tusam yang diimpregnasi dengan PEG berbeda nyata dengan

15

Keteguhan Geser
Tangensial (kg/cm2)

kontrol. Sedangkan kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki
pengaruh yang sama dengan kontrol pada selang kepercayaan 95% (lampiran 31).
150

90 104

100

88

89
61

40

Mangium

50

Tusam
0
Kontrol Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 8 Keteguhan geser tangensial kayu mangium dan tusam terhadap
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG

Keteguhan Geser
Radial (kg/cm2)

Untuk keteguhan geser radial, Gambar 9 memperlihatkan bahwa rata-rata
nilai keteguhan geser radial pada kayu mangium yang diimpregnasi dengan
polistiren yaitu 80 kg/cm2, PEG 61 kg/cm2 dan kontrol 64 kg/cm2, sedangkan ratarata nilai keteguhan geser radial kayu tusam yang diimpregnsi dengan polistiren
adalah 55 kg/cm2, PEG 59 kg/cm2 dan kontrol 34 kg/cm2. Hasil analisis
keragaman menunjukkan ada pengaruh kontrol, polistiren dan PEG terhadap nilai
keteguhan geser radial (Lampiran 21). Kayu tusam yang diimpregnasi dengan
polistiren dan PEG memiliki nilai keteguhan geser radial yang lebih tinggi
dibanding kontrol. Hal ini berhubungan dengan nilai kerapatan kayu tusam yang
tinggi. Secara anatomi, kayu tusam lebih banyak menyerap polimer sehingga
mengakibatkan kerapatannya tinggi. Nilai kerapatan berbanding lurus dengan nilai
keteguhan gesernya, artinya semakin tinggi nilai kerapatan kayu maka nilai
keteguhan gesernya pun tinggi.
Uji lanjut Duncan menunjukkan nilai keteguhan geser radial kayu
mangium yang diimpregnasi dengan polistiren berbeda nyata dengan kontrol
sedangkan kayu mangium yang diimpregnasi dengan PEG memiliki pengaruh
yang sama dengan kontrol. Nilai keteguhan geser radial kayu tusam yang
diimpregnasi dengan PEG berbeda nyata dengan kontrol sedangkan kayu tusam
yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki pengaruh yang sama dengan
kontrol pada selang kepercayaan 95% (Lampiran 32).
100
50

80

64

55

61 59

34
Mangium
Tusam

0
Kontrol
Polistiren
PEG
Macam Perlakuan

Gambar 9 Keteguhan geser radial kayu mangium dan tusam terhadap
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG

16
Kekerasan

Kekerasan
Tangensial (kg/cm2)

Gambar 10 memperlihatkan rata-rata nilai kekerasan kayu mangium yang
diimpregnasi dengan polistiren sebesar 452 kg/cm2, PEG 401 kg/cm2 dan kontrol
356 kg/cm2, sedangkan rata-rata nilai kekerasan tangensial kayu tusam yang
diimpregnasi dengan polistiren sebesar 717 kg/cm2, PEG 201 kg/cm2 dan kontrol
273 kg/cm2. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa kontrol, polistiren dan PEG
memberikan pengaruh yang nyata terhadap kekerasan (Lampiran 22). Kayu
mangium dan tusam yang diimpregnasi dengan polistiren memiliki nilai
kekerasan lebih tinggi dibanding kontrol, hal ini berkaitan dengan monomer stiren,
karena polistiren dapat mengakibatkan kayu bertambah keras. Sedangkan untuk
kayu tusam yang diimpregnasi dengan PEG memiliki nilai kekerasan yang rendah
dibanding dengan kontrol. Menurut Rohaeti et al. (2000) hal tersebut
berhubungan dengan fungsi PEG yang dapat membentuk segmen lunak ketika
diimpregnasi sehingga dapat menurunkan sifat kuat putus dan meningkatkan
perpanjangan saat putus. Uji lanjut Duncan menunjukkan nilai kekerasan
tangensial pada kayu mangium yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG
berbeda nyata dengan kontrol. Begitu pula dengan nilai kekerasan tangensial kayu
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG berbeda nyata dengan
kontrol pada selang kepercayaan 95% (Lampiran 33).
1000
800
600
400
200
0

717
356
273

452

401
201

Mangium
Tusam

Kontrol Polistiren PEG
Macam Perlakuan

Gambar 10 Kekerasan tangensial kayu mangium dan tusam terhadap
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG
Untuk bidang radialnya, pada Gambar 11 terlihat bahwa rata-rata nilai
kekerasan radial pada kayu mangium yang diimpregnasi dengan polistiren sebesar
583 kg/cm2, PEG 445 kg/cm2 dan kontrol 542 kg/cm2, sedangkan rata-rata nilai
kekerasan radial untuk kayu tusam yang diimpregnasi dengan polistiren sebesar
609 kg/cm2, PEG 249 kg/cm2 dan kontrol 354 kg/cm2. Hasil analisis keragaman
menunjukkan bahwa kontrol, polistiren dan PEG memberikan pengaruh yang
nyata terhadap kekerasan radial (Lampiran 23). Kayu mangium dan tusam yang
diimpregnasi dengan polistiren memiliki nilai kekerasan radial yang tinggi karena
polistiren tahan terhadap asam, basa, dan zat pengarat (korosif) sehingga sifa-sifat
mekanis seperti kekerasan, kekuatan tekan, keteguhan geser, kekuatan lentur, dan
keteguhan belah pada kayu yang diimpregnasi dengan polistiren akan lebih baik
jika dibanding dengan kayu yang tidak diberi perlakuan (kontrol). Sedangkan
kayu mangium dan tusam yang diimpregnasi dengan PEG memiliki nilai
kekerasan radial yang rendah dibanding kontrol karena kayu yang diimpregnasi

17

Kekerasan Radial
(kg/cm2)

dengan PEG cenderung memiliki kadar air yang tinggi sehingga kayu menjadi
lunak dan nilai kekerasan radial pun menjadi rendah.
Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa nilai kekerasan radial pada kayu
mangium yang diimpregnasi dengan PEG berbeda nyata dengan kontrol.
Sedangkan nilai kekerasan radial kayu mangium yang diimpregnasi dengan
polistiren memiliki pengaruh yang sama dengan kontrol. Nilai kekerasan radial
pada kayu tusam baik yang diimpregnasi dengan polistiren maupun PEG memiliki
pengaruh yang berbeda nyata dengan kontrol pada selang kepercayaan 95%
(Lampiran 34).
800
600

542

583 609

354

445
249

400

Mangium

200

Tusam

0
Kontrol Polistiren PEG
Macam Perlakuan

Gambar 11 Kekerasan radial kayu mangium dan tusam terhadap
perlakuan kontrol, polistiren dan PEG

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kayu mangium dan tusam yang telah diberi perlakuan impregnasi dengan
polistiren dan PEG memiliki sifat fisis yang lebih baik dibanding dengan kayu
tanpa perlakuan (kontrol). Akan tetapi sifat mekanis dari kayu mangium dan
tusam yang diimpregnasi dengan polistiren dan PEG lebih rendah dibanding
dengan kontrol. Kayu tusam memiliki polymer loading yang lebih tinggi
dibanding kayu mangium, hal ini disebabkan oleh struktur anatomi kayu.
Pemberian polistiren dan PEG terhadap kayu mangium dan tusam dapat
meningkatkan kadar air, kerapatan, keteguhan lentur statis, dan kekerasan tetapi
kembang susut, keteguhan patah dan keteguhan geser menurun.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai sifat fisis dan mekanis dari
kayu mangium maupun tusam dengan perlakuan polistiren atau PEG pada
konsentrasi yang berbeda-beda.

18

DAFTAR